RU2461807C1 - Device for detecting leakage of water-steam mixture from pipeline - Google Patents
Device for detecting leakage of water-steam mixture from pipeline Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461807C1 RU2461807C1 RU2011125434/28A RU2011125434A RU2461807C1 RU 2461807 C1 RU2461807 C1 RU 2461807C1 RU 2011125434/28 A RU2011125434/28 A RU 2011125434/28A RU 2011125434 A RU2011125434 A RU 2011125434A RU 2461807 C1 RU2461807 C1 RU 2461807C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- value
- relative humidity
- room
- aerosol
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 abstract description 3
- 230000004941 influx Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 2
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области контроля за эксплуатацией технологического или иного оборудования, более конкретно - к детектированию течей пароводяной смеси из трубопроводов, установленных в помещениях, снабженных притоком воздуха, например на АЭС. Применение изобретения позволяет реализовать раннее обнаружение аварийных ситуаций и провести диагностику предаварийных состояний, связанных с появлением и развитием дефектов, приводящих к появлению течей в трубо- и паропроводах.The invention relates to the field of monitoring the operation of technological or other equipment, and more specifically to the detection of leaks of steam-water mixture from pipelines installed in rooms equipped with air flow, for example, at nuclear power plants. The application of the invention allows for the early detection of emergency situations and to diagnose pre-emergency conditions associated with the appearance and development of defects leading to leaks in pipe and steam pipelines.
В настоящее время для детектирования течей из трубопроводов применяются акустические методы контроля наличия течей, основанные на анализе акустических сигналов, распространяющихся по трубопроводам, либо на регистрации акустических шумов, генерируемых при истечении среды через образовавшийся дефект (патент РФ №2221230, 21.09.2001, опубл. 10.01.20004; заявка №96101920, 29.01.1996, опубл. 10.04.1998; патент РФ №2186356, 27.07.2002; С.Б.Шиманский, Б.П.Стрелков, А.Н.Ананьев, А.Н.Любишкин, Т.Инджимо, X.Мочидзуки, И.Касан, К.Йокота, Дж.Каназава. Акустический метод обнаружения течи с помощью высокотемпературных микрофонов. «Атомная энергия», 2005, т.98, с.98-104). Недостатком этих методов является низкая достоверность детектирования, связанная с наличием постоянных акустических шумов.Currently, acoustic leak detection methods are used to detect leaks from pipelines, based on the analysis of acoustic signals propagating through the pipelines, or on the registration of acoustic noise generated when a medium flows through a defect (RF patent No. 2221230, 09.21.2001, publ. 01/10/20004; application No. 96101920, 01/29/1996, publ. 04/10/1998; RF patent No. 2186356, 07/27/2002; S.B. Shimansky, B.P. Strelkov, A.N. Ananiev, A.N. Lyubishkin , T. Injimo, H. Mochizuki, I. Kasan, K. Yokota, J. Kanazawa, Acoustic Method for Leak Detection by oschyu high microphones. "Nuclear Energy", 2005, t.98, s.98-104). The disadvantage of these methods is the low reliability of detection associated with the presence of constant acoustic noise.
Известны также методы и устройства для контроля наличия течей, основанные на измерении величины относительной влажности и ее сравнении с ранее измеренными значениями (патент РФ №2268509, пр. 09.02.2004, патент РФ №2271045, пр. 26.07.2004, система контроля влажности FLUS компаний Siemens - Framatom ANP: http://pepei.pennnet.com/displav_article/176783/6/ARCHI/none/PRODJ/1/ Framatome-ANP-Installs-FLUS-System-in-first-US-nuclear-power-plant/). Недостатком этого метода и устройств по его реализации является инерционность, низкая чувствительность и принципиальная невозможность регистрации каких-либо сигналов в условиях 100% относительной влажности.There are also known methods and devices for monitoring the presence of leaks, based on measuring the relative humidity and its comparison with previously measured values (RF patent No. 2268509, etc. 09.02.2004, RF patent No. 2271045, etc. 26.07.2004, humidity control system FLUS Siemens companies - Framatom ANP: http://pepei.pennnet.com/displav_article/176783/6/ARCHI/none/PRODJ/1/ Framatome-ANP-Installs-FLUS-System-in-first-US-nuclear-power- plant /). The disadvantage of this method and devices for its implementation is the inertia, low sensitivity and the fundamental impossibility of registering any signals in conditions of 100% relative humidity.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ детектирования течей трубопроводов реакторных установок атомных электростанций, реализованный в устройстве для детектирования течей трубопроводов реакторных установок атомных электростанций (патент РФ №2268509), заключающийся в том, что периодически измеряют значение относительной влажности в контролируемом помещении, через которое проходят трубопроводы реакторной установки, сравнивают измеренное значение относительной влажности с предыдущими значениями и по изменению относительной влажности судят о наличии течи. При этом устройство для реализации способа детектирования течей пароводяной смеси из трубопроводов, установленных в помещении, снабженном притоком воздуха, включает датчик, регистрирующий значение относительной влажности в контролируемом помещении, соединенный с устройством обработки информации, включающим в себя блок сравнения величины сигнала, соответствующего значению относительной влажности в контролируемом помещении в отсутствие течи, и величины текущего сигнала датчика, соединенный с блоком сигнализации, срабатывающим, если величина текущего сигнала датчика превышает в установленное число раз величину сигнала, соответствующего значению относительной влажности в контролируемом помещении в отсутствие течи.The closest in technical essence and the achieved result is a method for detecting leaks in pipelines of reactor installations of nuclear power plants, implemented in a device for detecting leaks in pipelines of reactor installations of nuclear power plants (RF patent No. 2268509), which consists in periodically measuring the value of relative humidity in a controlled room, through which the pipelines of the reactor plant pass, the measured value of relative humidity is compared with the previous values niyami and to change the relative humidity is judged on the presence of a leak. At the same time, a device for implementing a method for detecting leaks of a steam-water mixture from pipelines installed in a room equipped with an air flow includes a sensor that records the value of relative humidity in a controlled room, connected to an information processing device, which includes a unit for comparing the signal value corresponding to the value of relative humidity in a controlled room in the absence of a leak, and the magnitude of the current sensor signal connected to the alarm unit that is triggered if the value of the current sensor signal exceeds by a set number of times the value of the signal corresponding to the value of relative humidity in the controlled room in the absence of a leak.
Недостатком указанного способа детектирования течей трубопроводов реакторных установок атомных электростанций и реализующего его устройства также является большая инерционность, низкая чувствительность и невозможность регистрации каких-либо сигналов в условиях 100% относительной влажности, причем последний недостаток носит принципиальный характер.The disadvantage of this method of detecting leaks in pipelines of reactor plants of nuclear power plants and the device that implements it is also a large inertia, low sensitivity and the inability to register any signals in conditions of 100% relative humidity, the latter drawback being fundamental.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности измерений, увеличение быстродействия и обеспечение возможности проведения измерений даже в условиях 100% относительной влажности, и тем самым повышение надежности и информативности измерений при контроле наличия течей трубопроводов.The technical task of the present invention is to increase the sensitivity of measurements, increase speed and provide the ability to take measurements even in conditions of 100% relative humidity, and thereby increase the reliability and information content of measurements when checking for leaks in pipelines.
Технический результат достигается тем, что в способе детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода, установленного в контролируемом помещении, снабженном притоком воздуха, заключающемся в том, что периодически измеряют значение относительной влажности в контролируемом помещении,The technical result is achieved by the fact that in the method for detecting leaks of a steam-water mixture from a pipeline installed in a controlled room equipped with an air flow, namely, that the relative humidity in the controlled room is periodically measured,
сравнивают измеренное значение относительной влажности с предыдущими значениями и по изменению относительной влажности судят о наличии течи,comparing the measured value of relative humidity with previous values and judging by a change in relative humidity is a leak,
дополнительно периодически измеряют значения счетной концентрации и функции распределения по размерам частиц аэрозолей в воздухе контролируемого помещения,additionally periodically measure the values of the calculated concentration and the size distribution function of aerosol particles in the air of the controlled room,
сравнивают измеренные значения с предыдущими и о наличии течи судят в первую очередь по изменению счетной концентрации частиц аэрозолей в воздухе контролируемого помещения,compare the measured values with the previous ones and the presence of leaks is judged primarily by the change in the calculated concentration of aerosol particles in the air of the controlled room,
причем дополнительно оценивают величину течи по измеренным значениям относительной влажности, счетной концентрации и функции распределения по размерам частиц аэрозолей в воздухе контролируемого помещения.moreover, the amount of leak is additionally estimated by the measured values of relative humidity, calculated concentration and the size distribution function of aerosol particles in the air of the controlled room.
Этот технический результат достигается и в случае, если описанный способ детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода, установленного в контролируемом помещении, реализуется при 100% относительной влажности.This technical result is also achieved if the described method for detecting leaks of a steam-water mixture from a pipeline installed in a controlled room is implemented at 100% relative humidity.
Технический результат для устройства достигается тем, что устройство для детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода, установленного в помещении, снабженном притоком воздуха, включающее датчик, регистрирующий значение относительной влажности в контролируемом помещении, соединенный с устройством обработки информации, включающим в себя блок сравнения величины сигнала, соответствующего значению относительной влажности в контролируемом помещении в отсутствие течи, и величины текущего сигнала датчика, соединенный с блоком сигнализации, срабатывающим, если величина текущего сигнала датчика превышает в установленное число раз величину сигнала, соответствующего значению относительной влажности в контролируемом помещении в отсутствие течи, устройство дополнительно содержит лазерный датчик аэрозолей субмикронного размера, регистрирующий счетную концентрацию и размеры частиц аэрозолей, снабженный пробоотборной трубкой, входной конец которой установлен в точке выхода воздуха из контролируемого помещения, выход лазерного датчика аэрозолей соединен со входом устройства обработки информации, причем устройство обработки информации дополнительно содержит блок сравнения величины текущего сигнала лазерного датчика аэрозолей с базой данных и блок вычисления корреляций между значениями относительной влажности, счетной концентрации и размерами частиц аэрозолей в воздухе контролируемого помещения, также соединенный с блоком сигнализации.The technical result for the device is achieved by the fact that a device for detecting leaks of a steam-water mixture from a pipeline installed in a room equipped with an air flow, including a sensor that records the value of relative humidity in the controlled room, connected to an information processing device including a signal magnitude comparison unit, corresponding to the value of relative humidity in the controlled room in the absence of leakage, and the magnitude of the current sensor signal connected to the unit with if the current sensor signal exceeds the set value of the signal corresponding to the value of relative humidity in the controlled room in the absence of a leak, the device additionally contains a submicron-sized laser aerosol sensor that records the counted concentration and particle size of the aerosols, equipped with a sampling tube, an input the end of which is installed at the point of air exit from the controlled room, the output of the laser aerosol sensor is connected to the input th information processing apparatus, the information processing apparatus further comprises a comparison value of the current signal of the laser sensor aerosols database and calculation unit correlations between the values of the relative humidity, number concentration and particle size of the aerosol in the air space controlled, also connected to the alarm unit.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства для детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода, где 1 - устройство обработки информации, 2 - лазерный датчик аэрозолей, 3 - датчик относительной влажности, 4 - пробоотборная трубка, 5 - блок сравнения величины сигнала лазерного датчика аэрозолей, 6 - блок сравнения сигнала относительной влажности, 7 - база данных, 8 - блок сигнализации, 9 - блок вычисления корреляций.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for detecting leaks of a steam-water mixture from a pipeline, where 1 is an information processing device, 2 is a laser aerosol sensor, 3 is a relative humidity sensor, 4 is a sampling tube, 5 is a signal aerosol laser sensor signal size comparison unit, 6 - a relative humidity signal comparison unit, 7 - a database, 8 - an alarm unit, 9 - a correlation calculation unit.
На фиг.2 представлены результаты измерений дисперсного состава и счетной концентрации частиц аэрозолей, измеренные в помещении с моделируемой утечкой пара (см. пример 1 реализации способа) на расстоянии 5 метров от источника пара. Точка отбора пробы находится в месте выхода воздушного потока из помещения.Figure 2 presents the results of measurements of the dispersed composition and the calculated concentration of aerosol particles measured in a room with a simulated steam leak (see example 1 of the method) at a distance of 5 meters from the steam source. The sampling point is located at the exit of the air stream from the room.
Результаты измерений представлены в виде объемной диаграммы: дискретными вертикальными столбцами показаны значения концентрации частиц аэрозолей (част/л), построенными на горизонтальной плоскости, ограниченной осями значений: диаметр частиц и время измерения.The measurement results are presented in the form of a volumetric diagram: discrete vertical columns show the concentration of aerosol particles (ppm), plotted on a horizontal plane bounded by the axis of values: particle diameter and measurement time.
На фиг.3 представлена зависимость от времени измерений общей счетной концентрации частиц аэрозолей (столбики гистограммы) и влажности (точки графика на кривой) в помещении с моделируемой утечкой пара (см. пример 1 реализации способа).Figure 3 shows the time dependence of the measurements of the total concentration of aerosol particles (histogram bars) and humidity (points of the graph on the curve) in a room with a simulated steam leak (see example 1 of the method).
На фиг.4 приведены результаты измерения генерации водных аэрозолей (т.е. зависимости счетной концентрации частиц от времени) при нарушении герметичности паропровода при 100% влажности - (см. пример 2 реализации способа). Сплошной линией показаны результаты для частиц размером 0,3 мкм, звездочками - результаты для частиц размером 0,5 мкм и точками - результаты для частиц 1,0 мкм.Figure 4 shows the results of measuring the generation of aqueous aerosols (i.e., the dependence of the calculated concentration of particles on time) in case of violation of the vapor tightness at 100% humidity - (see example 2 of the method). The solid line shows the results for particles with a size of 0.3 microns, with asterisks - the results for particles with a size of 0.5 microns and dots - the results for particles of 1.0 microns.
На фиг.5 представлены результаты измерений дисперсного состава (ось мкм) и счетной концентрации (ось InN) частиц водных аэрозолей, образующихся при истечении пароводяной смеси через отверстия различных диаметров (d) (при различных значениях относительной влажности (ось %)) - см. пример 3 реализации способа.Figure 5 presents the results of measurements of the dispersed composition (axis μm) and the calculated concentration (axis InN) of particles of aqueous aerosols formed when the steam-water mixture flows through holes of various diameters (d) (for various values of relative humidity (% axis)) - see Example 3 of the implementation of the method.
Результаты на фиг.5а соответствуют d=1 мм, на фиг.5b - значению d=1,5 мм, на фиг.5с - значению d=2,5 мм, на фиг.5d - значению d=3,5 мм, на фиг.5е - значению d=4 мм и на фиг.5f- значению d=4,8 мм.The results in Fig. 5a correspond to d = 1 mm, in Fig. 5b to the value of d = 1.5 mm, in Fig. 5c to the value of d = 2.5 mm, in Fig. 5d to the value of d = 3.5 mm, on fig.5e - value d = 4 mm and on fig.5f - value d = 4.8 mm.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Воздух из помещения, через которое проходит трубопровод, прокачивается насосом лазерного датчика аэрозолей (2) через пробоотборную трубку (4) и поступает в измерительный объем датчика аэрозолей. Частицы, взвешенные в воздухе, проходят через лазерный луч и рассеивают часть лазерного излучения. Геометрия измерительного объема подбирается таким образом, что чисто статистически частицы пролетают через лазерный луч поодиночке. Таким образом, количество импульсов рассеянного света дает счетную концентрацию частиц, и измерение амплитуды импульсов позволяет определить их размер. Информация о результатах измерений передается в блок сравнения величины сигнала лазерного датчика аэрозолей (5), где происходит, во-первых, сравнение уровня сигнала с предыдущими измеренными значениями (определение тренда), во-вторых, сравнение с информацией из базы данных (7), которая содержит результаты измерений при различной влажности и различной интенсивности генерации пароводяной смеси, подобные представленным на фиг.5. В случае, если сравнение уровня сигнала с предыдущими измеренными значениями или анализ сопоставления с информацией из базы данных не соответствует заданным устройству обработки информации (1) значениям, на блок сигнализации (8) подается команда на включение той или иной команды оповещения оператора либо на подачу управляющего сигнала исполнительным механизмам.Air from the room through which the pipeline passes is pumped by a laser aerosol sensor pump (2) through a sampling tube (4) and enters the measuring volume of the aerosol sensor. Particles suspended in air pass through a laser beam and scatter part of the laser radiation. The geometry of the measuring volume is selected in such a way that, purely statistically, the particles fly through the laser beam individually. Thus, the number of pulses of scattered light gives a countable concentration of particles, and measuring the amplitude of the pulses allows you to determine their size. Information on the measurement results is transmitted to the signal aerosol laser sensor signal comparison unit (5), where, firstly, the signal level is compared with the previous measured values (trend determination), and secondly, comparison with information from the database (7), which contains the results of measurements at different humidity and different intensities of generation of the steam-water mixture, similar to those presented in figure 5. If the comparison of the signal level with the previous measured values or the analysis of the comparison with the information from the database does not correspond to the values set by the information processing device (1), a signal is sent to the signaling unit (8) to enable one or another operator alert command or to send a control signal to actuators.
Одновременно с этим датчик относительной влажности (3) измеряет величину относительной влажности, передает результат в блок сравнения сигнала относительной влажности (6), где также происходит сравнение величины сигнала, соответствующего значению относительной влажности в контролируемом помещении в отсутствие течи, и величины текущего сигнала датчика. В случае, если величина текущего сигнала датчика превышает в установленное число раз величину сигнала, соответствующего значению относительной влажности в контролируемом помещении в отсутствие течи, также на блок сигнализации (8) подается команда на включение той или иной команды оповещения оператора.At the same time, the relative humidity sensor (3) measures the relative humidity, transmits the result to the relative humidity signal comparison unit (6), where the signal corresponding to the relative humidity in the controlled room in the absence of leakage is compared with the current sensor signal. If the value of the current sensor signal exceeds by a set number of times the value of the signal corresponding to the value of relative humidity in the controlled room in the absence of leakage, the signaling unit (8) is also instructed to turn on one or another operator notification command.
При этом результаты как из блока сравнения (5), так и из блока сравнения (6) поступают в блок вычисления корреляций (9), где информация из двух каналов сравнивается. При условии совпадения результатов (сигнал нештатной ситуации) соответствующее оповещение также подается на блок сигнализации (8). Естественно, что совпадение результатов из двух независимых каналов указывает на наступление (или развитие) нештатной ситуации значительно более достоверно.Moreover, the results from both the comparison unit (5) and the comparison unit (6) are sent to the correlation calculation unit (9), where information from two channels is compared. Provided that the results coincide (an emergency signal), the corresponding notification is also sent to the alarm unit (8). Naturally, the coincidence of the results from two independent channels indicates the onset (or development) of an emergency situation much more reliably.
Важно, что при достижении 100% относительной влажности, когда датчики влажности перестают работать, в то время как регистрация лазерным датчиком образующихся при истечении пароводяной смеси в помещение частиц водного аэрозоля продолжается (см. пример №2 реализации способа).It is important that when 100% relative humidity is reached, when the humidity sensors stop working, while the laser sensor registers the particles of water aerosol formed during the expiration of the steam-water mixture into the room (see example No. 2 of the method).
Введение дополнительных элементов, образующих второй информационный канал, регистрирующий счетную концентрацию и размеры частиц аэрозолей в воздухе контролируемого помещения, позволяет значительно (на порядок) повысить чувствительность измерений (см. пример №1 реализации способа и фиг.3) и, соответственно, увеличить быстродействие устройства. При истечении пароводяной смеси через дефект в трубопроводе интенсивность генерации частиц водного аэрозоля зависит от геометрических размеров дефекта трубопровода (см. пример №3 реализации способа), что сразу же позволяет делать выводы о величине течи.The introduction of additional elements forming a second information channel that records the counted concentration and particle size of aerosols in the air of the controlled room can significantly (by an order) increase the sensitivity of measurements (see example No. 1 of the method and figure 3) and, accordingly, increase the speed of the device . When the steam-water mixture expires through a defect in the pipeline, the intensity of the generation of particles of water aerosol depends on the geometric dimensions of the pipeline defect (see example No. 3 of the method), which immediately allows you to draw conclusions about the magnitude of the leak.
При реализации способа лазерный датчик аэрозолей снабжается пробоотборной трубкой, что позволяет вынести его в другое помещение, через которое не проходит трубопровод, и тем самым значительно снизить радиационную нагрузку на датчик. Такое техническое решение возможно и для датчика влажности, однако при этом транспортировка пробы приводит к ослаблению сигнала (значения относительной влажности) из-за охлаждения среды. В то же время транспортировка воздуха из помещения с трубопроводами в помещение к лазерному датчику аэрозолей не сказывается на информативности измерений - при охлаждении пробы происходит дополнительная конденсация пара на ядрах конденсации и ослабления сигнала не происходит. Эта закономерность была доказана авторами экспериментально с использованием пробоотборных трубок длиной вплоть до 12 м.When implementing the method, the laser aerosol sensor is equipped with a sampling tube, which allows it to be transported to another room through which the pipeline does not pass, and thereby significantly reduce the radiation load on the sensor. This technical solution is also possible for a humidity sensor, however, in this case, transportation of the sample leads to a weakening of the signal (relative humidity) due to cooling of the medium. At the same time, the transportation of air from the room with pipelines to the room to the laser aerosol sensor does not affect the information content of the measurements - when the sample is cooled, additional condensation of the vapor occurs on the condensation nuclei and the signal is not attenuated. This pattern was proved by the authors experimentally using sampling tubes up to 12 m long.
Наконец, вычисление корреляций между значениями относительной влажности, счетной концентрации и размерами частиц аэрозолей (преимущественно водных) в воздухе контролируемого помещения позволяет не только повысить достоверность измерений каждого из отдельных каналов (влажностного и аэрозольного), но и полностью соответствует требованиям «Руководства по применению концепции безопасности «течь перед разрушением» к трубопроводам АЭУ» (Р-ТПP-01-99), в соответствии с которыми общая система контроля течей ядерных энергетических установок должна использовать, по крайней мере, три независимые дополняющие друг друга системы, осуществляющие контроль по разным физическим параметрам (третьей, обязательной системой является контроль радиационной активности).Finally, the calculation of the correlations between the values of relative humidity, calculated concentration and particle sizes of aerosols (mainly water) in the air of the controlled room allows not only to increase the reliability of measurements of each of the individual channels (humidity and aerosol), but also fully complies with the requirements of the “Safety Concept Application Guide “Leak before destruction” to NPP pipelines ”(R-TPP-01-99), in accordance with which the general system for monitoring leaks of nuclear power plants up to It is necessary to use at least three independent complementary systems that monitor various physical parameters (the third, mandatory system is the monitoring of radiation activity).
Примеры реализации способа.Examples of the method.
Пример 1Example 1
Высокая эффективность применения мониторинга аэрозолей для обнаружения течей и дефектов паропроводов была подтверждена в ходе экспериментальных исследований дисперсного состава и счетной концентрации частиц аэрозолей в помещении с моделируемой утечкой пара.The high efficiency of aerosol monitoring for detecting leaks and defects in steam pipelines was confirmed by experimental studies of the dispersed composition and the calculated concentration of aerosol particles in a room with a simulated steam leak.
Эксперименты проводились непосредственно в технологическом помещении площадью 60 м2, снабженном системой приточной вентиляции и очистки воздуха. В помещении были установлены несколько единиц технологического оборудования, поэтому как условия распространения воздушных потоков, так и чистоту воздуха в помещении можно считать хорошо соответствующими реальным условиям технологических помещений. Измерялась счетная концентрация и дисперсный состав частиц в помещении. Результаты измерений суммарной счетной концентрации представлены на фиг.2.The experiments were carried out directly in the technological room with an area of 60 m 2 equipped with a system of forced ventilation and air purification. Several units of technological equipment were installed in the room, therefore, both the conditions for the distribution of air flows and the cleanliness of the air in the room can be considered well corresponding to the real conditions of the technological premises. The measured concentration and dispersed composition of particles in the room were measured. The measurement results of the total concentration calculated are presented in figure 2.
По результатам целой серии опытов (включенная или выключенная вентиляция, измерения вблизи парогенератора, на максимально возможном расстоянии, при мониторинге суммарного воздушного потока из помещения) можно отметить, что даже в условиях значительного разбавления генерируемых водных частиц в воздушном объеме помещения удалось очень быстро (через 4 минуты после начала генерации пара) четко зафиксировать существенный (в 5-7 раз) рост концентрации аэрозольных частиц, в особенности субмикронных размеров частиц. При этом датчик влажности, установленный в том же помещении, зафиксировал лишь незначительные колебания величины относительной влажности (см. график на фиг.3).According to the results of a whole series of experiments (on or off ventilation, measurements near the steam generator, at the maximum possible distance, when monitoring the total air flow from the room), it can be noted that even with significant dilution of the generated water particles in the air volume of the room, it was very fast (after 4 minutes after the start of steam generation) clearly record a significant (5-7 times) increase in the concentration of aerosol particles, especially submicron particle sizes. At the same time, a humidity sensor installed in the same room recorded only minor fluctuations in the value of relative humidity (see the graph in figure 3).
Таким образом, методами аэрозольного мониторинга воздуха в помещении удалось уверенно зарегистрировать утечку пара в помещении на стадии, когда датчики влажности фактически еще не успевали зафиксировать изменение величины влажности воздуха. Более того, этот эффект воспроизводился и при мониторинге суммарного воздушного потока из помещения, т.е. при значительном разбавлении.Thus, using methods of aerosol monitoring of indoor air, it was possible to confidently detect a steam leak in the room at the stage when the humidity sensors did not actually have time to detect a change in the value of air humidity. Moreover, this effect was also reproduced when monitoring the total air flow from the room, i.e. with significant dilution.
Пример 2Example 2
Проводились экспериментальные измерения генерации водных аэрозолей при нарушении герметичности паропровода в условиях 100% влажности. В камере поддерживалась 100% относительная влажность, при этом в нее периодически дополнительно подавалась пароводяная смесь из специального генератора-имитатора течи. Из фиг.4 видно, что поступающие в камеру водные частицы уверенно регистрировались датчиком аэрозолей во всех размерных диапазонах. При выключении имитатора течи счетная концентрация частиц падала в несколько раз. Величина относительной влажности при этом оставалась неизменной (100%).Experimental measurements of the generation of water aerosols were carried out in case of violation of the tightness of the steam pipe in conditions of 100% humidity. In the chamber, 100% relative humidity was maintained, while the steam-water mixture from a special leak simulator was periodically additionally fed into it. Figure 4 shows that the water particles entering the chamber were confidently detected by an aerosol sensor in all size ranges. When the leak simulator was turned off, the counted concentration of particles fell several times. The value of relative humidity remained unchanged (100%).
Пример 3Example 3
Исследовались дисперсный состав и счетная концентрация частиц водных аэрозолей, образующихся при истечении пароводяной смеси через отверстия различных диаметров (d) при различных значениях относительной влажности. Результаты измерений представлены на фиг.5. Отчетливо видна зависимость счетной концентрации частиц (ось InN) различного размера (ось «мкм») не только от значения относительной влажности (ось «%»), но и от размера отверстия, имитировавшего дефект трубопровода. Наборы данных, подобных приведенному на фиг.5, могут сохраняться в базе данных и использоваться при вычислении корреляций между значениями относительной влажности, счетной концентрации и размерами частиц водных аэрозолей в воздухе контролируемого помещения. Кроме того, данные подобных измерений позволяют делать выводы не только о наличии дефекта, но и о величине течи.The dispersed composition and the calculated concentration of particles of aqueous aerosols formed during the expiration of a steam-water mixture through holes of various diameters (d) at various values of relative humidity were studied. The measurement results are presented in figure 5. The dependence of the counted concentration of particles (InN axis) of various sizes (axis "μm") is clearly visible, not only on the value of relative humidity (axis "%"), but also on the size of the hole imitating a pipeline defect. Data sets similar to that shown in FIG. 5 can be stored in a database and used to calculate correlations between the values of relative humidity, calculated concentration and particle sizes of water aerosols in the air of a controlled room. In addition, the data of such measurements allow us to draw conclusions not only about the presence of a defect, but also about the magnitude of the leak.
Таким образом, применение настоящего изобретения приводит к повышению чувствительности измерений и увеличению быстродействия, тем самым повышая достоверность и информативность измерений при контроле наличия течей трубопроводов. При этом обеспечивается возможность проведения измерений даже в условиях 100% относительной влажности. Применение изобретения позволяет реализовать раннее обнаружение аварийных ситуаций и провести диагностику предаварийных состояний, связанных с появлением и развитием дефектов, приводящих к появлению течей в трубо- и паропроводах, прежде всего ядерных энергетических установок и реакторов.Thus, the application of the present invention leads to an increase in the sensitivity of measurements and an increase in speed, thereby increasing the reliability and information content of measurements when checking for leaks in pipelines. At the same time, it is possible to carry out measurements even in conditions of 100% relative humidity. The application of the invention allows to realize early detection of emergency situations and diagnose pre-emergency conditions associated with the appearance and development of defects leading to leaks in pipe and steam pipelines, especially nuclear power plants and reactors.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125434/28A RU2461807C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Device for detecting leakage of water-steam mixture from pipeline |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125434/28A RU2461807C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Device for detecting leakage of water-steam mixture from pipeline |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2461807C1 true RU2461807C1 (en) | 2012-09-20 |
Family
ID=47077540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011125434/28A RU2461807C1 (en) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Device for detecting leakage of water-steam mixture from pipeline |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2461807C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2598782C2 (en) * | 2014-10-22 | 2016-09-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | System for detection of fire hazard and fire in submarine compartment |
| RU2703920C1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-10-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | System for detection of steam leaks in submarine compartments |
| RU2713918C1 (en) * | 2019-10-18 | 2020-02-11 | Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" | Heat exchanger leakage monitoring system of passive heat removal system by humidity method |
| RU2753422C1 (en) * | 2021-01-14 | 2021-08-16 | Акционерное общество «Научно-технический центр «Диапром» | Leak control system of the equipment of the secondary circuit in the buildings of a light water power reactor |
| CN113586965A (en) * | 2021-06-04 | 2021-11-02 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | SF in GIS pipeline6Mixed gas on-line inflating device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU37571U1 (en) * | 2004-02-10 | 2004-04-27 | Лошаков Василий Николаевич | SYSTEM OF REGISTRATION OF LEAKS OF THE HEAT CARRIER OF THE 1st CIRCUIT OF REACTOR INSTALLATIONS OF NUCLEAR POWER PLANTS (СРТ) |
| RU2268509C2 (en) * | 2004-02-09 | 2006-01-20 | Василий Николаевич Лошаков | Registration system of leaks of a heat carrier for the first loop of the reactor facilities of the nuclear electric power plants |
-
2011
- 2011-06-22 RU RU2011125434/28A patent/RU2461807C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2268509C2 (en) * | 2004-02-09 | 2006-01-20 | Василий Николаевич Лошаков | Registration system of leaks of a heat carrier for the first loop of the reactor facilities of the nuclear electric power plants |
| RU37571U1 (en) * | 2004-02-10 | 2004-04-27 | Лошаков Василий Николаевич | SYSTEM OF REGISTRATION OF LEAKS OF THE HEAT CARRIER OF THE 1st CIRCUIT OF REACTOR INSTALLATIONS OF NUCLEAR POWER PLANTS (СРТ) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2598782C2 (en) * | 2014-10-22 | 2016-09-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | System for detection of fire hazard and fire in submarine compartment |
| RU2703920C1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-10-22 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | System for detection of steam leaks in submarine compartments |
| RU2713918C1 (en) * | 2019-10-18 | 2020-02-11 | Акционерное общество "Научно-технический центр "Диапром" | Heat exchanger leakage monitoring system of passive heat removal system by humidity method |
| RU2753422C1 (en) * | 2021-01-14 | 2021-08-16 | Акционерное общество «Научно-технический центр «Диапром» | Leak control system of the equipment of the secondary circuit in the buildings of a light water power reactor |
| CN113586965A (en) * | 2021-06-04 | 2021-11-02 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | SF in GIS pipeline6Mixed gas on-line inflating device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12260740B2 (en) | Self-testing fire sensing device | |
| RU2461807C1 (en) | Device for detecting leakage of water-steam mixture from pipeline | |
| AU2017201651B2 (en) | Fire detection | |
| EP0496333B1 (en) | Nuclear plant diagnosis apparatus and method | |
| CN103968256B (en) | Piping for tank farm leakage detection method | |
| CA2960587C (en) | Device and method for fluid leakage detection in pressurized pipes | |
| CN203849138U (en) | Smoke concentration detection device | |
| US20210348982A1 (en) | Detection of leakage in an aspirating fire detection system | |
| CN118681170A (en) | A chemical production workshop safety monitoring method and system | |
| US20240346917A1 (en) | Self-testing duct environment detector | |
| CN120450218A (en) | Water quality detection data analysis system and method | |
| JP2878930B2 (en) | Radiation monitoring device | |
| JP2783753B2 (en) | Detecting new leak sources in a micro leak gas atmosphere | |
| CN206523642U (en) | Nuclear power exhaust treatment system radiation monitoring equipment | |
| US12436078B2 (en) | Aspirating smoke detector with test module | |
| CN119714723A (en) | Distributed primary loop pressure boundary leakage monitoring system and method | |
| JPH0758239B2 (en) | Leakage detection system for gas, steam, etc. | |
| JPH1130689A (en) | Leakage fuel assembly detection device | |
| Thompson | Structural health monitoring of pipelines in radioactive environments through acoustic sensing and machine learning | |
| Yang | Water leak detection and localization using multi-sensor data fusion | |
| Cantos et al. | Risk assessment for early water leak detection | |
| Jessel | Plan and design the best gas detection | |
| Kelly | Reducing the risk of cross-contamination from the building drainage system using the reflected wave technique to identify depleted trap seals | |
| JPS6141940A (en) | Detection of fluid leak position | |
| JPH02245697A (en) | Radioactive contamination controlling for exhaust from ventilation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180623 |